Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Ермолаева Е.Н. 1 Кривохижина Л.В. 1

---

1 ГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Физическая нагрузка моделировалась в эксперименте на 54 белых беспородных крысах. Длительность эксперимента составила 21 день, животные плавали ежедневно по 30 минут. Животные подверглись хронической физической нагрузке разной интенсивности: субмаксимальной и умеренной мощности. Проявления дислипидемии при хронических физических нагрузках зависят от ее интенсивности. Хроническая физическая нагрузка субмаксимальной мощности (аэробно-анаэробного характера) приводит к проатерогенной дислипидемии, за счет роста триацилглицеролов, общего холестерола, холестерола липопротеидов очень низкой плотности. Следствие хронической физической нагрузки умеренной мощности (аэробного характера) – дислипидемия антиатерогенного характера за счет увеличения холестерола липопротеинов высокой плотности при стабильности атерогенных липидов. Физические нагрузки приводят к возрастанию фосфолипидов в крови вне зависимости от ее интенсивности.

Статья в формате PDF

2052 KB

дислипидемия

хроническая физическая нагрузка

1. Бубнова М.Г., Аронов Д.М., Олферьев А.М., Бондаренко И.З. Модификация уровней липопротеидов и аполипопротеинов крови с помощью физических нагрузок разного вида и интенсивности у здоровых мужчин с нормо- и гиперлипидемией // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. – 2005. – Т. 2. – С. 74–83.

2. Мельников А.А., Викулов А.Д. Липидный профиль и деформируемость эритроцитов у спортсменов // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2004. – № 1. – С. 13–15.

3. Скатков С.А. Фосфолипиды и физическая активность // Теория и практика физической культуры. – 2002. – № 6. – С. 62–63.

4. Croston T., Shepherd D., Thapa D. et al. Evaluation of the cardiolipin biosynthetic pathway and its interactions in the diabetic heart / T. Croston, D. Shepherd, D. Thapa et all // Life Sci. – 2013. – Vol. 93, № 8. – Р. 313–322.

5. Han G.S. The Saccharomyces cerevisiae Lipin homolog is a Mg2+-dependent phosphatidate phosphatase enzyme / G.S. Han, W.I. Wu, G.M. Carman // J. Biol. Chem. – 2006. – Vol. 281. – P. 9210–9218.

6. Hornberger T. The role of phospholipase D and phoshatidic acid in the mechanical activation of mTOR signaling in skeletal muscle / T. Hornberger, W. Chu, Y. Mak et al. // Proc Natl Acad Sci. – 2006. – V. 103. – P. 4741–4746.

7. Jäger R. Phospholipids and sports performance / R. Jäger, М. Purpura, М. Kingsley // Journal of the International Society of Sports Nutrition. – 2007. – № 4. – Р. 5–13.

8. Joy J. Phosphatidic acid enhances mTOR signaling and resistance exercise induced hypertrophy / J. Joy, D. Gundermann, R. Lowery et al. // Nutrition & Metabolism. – 2014. – № 11. – Р. 29–39.

9. Kelley G.A. Aerobic exercise and lipids and lipoproteins in men: a meta-analysis of randomized controlled trials / G.A. Kelley, K.S. Kelley // J Mens Health Gend. – 2006. – Vol. 3, № 1. – Р. 61–70.

10. Kingsley M. Effects of phosphatidylserine on exercise capacity during cycling in active males / M. Kingsley, M. Miller, L.P. Kilduff et al. // Med Sci Sports Exerc. – 2006. – Vol. 38, № 1. – Р. 64–71.

11. Liu L. Upregulation of myocellular DGAT1 augments triglyceride synthesis in skeletal muscle and protects against fat-induced insulin resistance / L. Liu, Y. Zhang, N. Chen et al. // J Clin Invest. – 2007. – Vol. 117. – Р. 1679–1689.

12. Muoio D.M. Revisiting the connection between intramyocellular lipids and insulin resistance: a long and winding road / D.M. Muoio // Diabetologia. – 2012. – Vol. 55. – Р. 2551–2554.

13. Mylonis I. Hypoxia causes triglyceride accumulation by HIF-1-mediated stimulation of lipin 1 expression / I. Mylonis, H. Sembongi, C. Befani et al. // J Cell Sci. – 2012. – Vol. 125. – P. 3485–3493.

14. Sgouraki E. Acute exercise: response of HDLC, LDL-C lipoproteins and HDL-C subfractions levels in selected sport disciplines / E. Sgouraki, A. Tsopanakis, C. Tsopanakis // J. Sports. Med. Phys. Fitness. – 2001. – V. 41, № 3. – P. 386–391.

Сегодня в литературе нет однозначного мнения по вопросу влияния физических нагрузок на липидный обмен, нарушения которого лежат в основе большого числа заболеваний. Хорошо известно об антиатерогенном эффекте физических нагрузок [9], в то же время, накоплен материал об проатерогенном действии интенсивных занятий спортом [1].

Патогенное влияние дислипидемий на организм не ограничивается атерогенезом. Исследования свидетельствуют о существовании и целого спектра неатерогенных влияний дислипидемии, к которым относятся: повышение вязкости крови, усиление активности свертывающей системы, уменьшение антиагрегационной активности сосудистой стенки, нарушения в микроциркуляции органов, изменение регуляции на различных уровнях, в том числе нервном аппарате сосудов, что может существенно лимитировать спортивную работоспособность и способствовать развитию патологии сердечно-сосудистой системы [2].

Цель исследования – в условиях эксперимента изучить влияние хронической физической нагрузки различной интенсивности на изменение липидного профиля крови.

Материалы и методы исследования

Исследование проведено на 54 белых беспородных крысах обоего пола массой 250–300 граммов. Все эксперименты выполнены согласно Европейской Конвенции по защите экспериментальных животных (Хельсинской декларации 1975 г. и ее пересмотра в 1983 г.). Исследуемые животные были разделены на контрольную группу (интактные крысы), опытные – животные, подвергавшиеся хронической физической нагрузке (ХФН) разной интенсивности. Одни животные подверглись ХФН субмаксимальной мощности, другие ХФН умеренной мощности. ХФН субмаксимальной мощности моделировали ежедневным плаванием в течение 30 минут при температуре воды – 32 °С. Нагрузку увеличивали постепенно: первые семь дней животные ежедневно плавали без груза, следующие две недели животные плавали с грузом 2 % от массы тела. На 9-й, 15-й и 21-й день эксперимента, животные подвергались дополнительно максимальной физической нагрузке: плавали в течение 4-х минут с грузом массой 20 % от веса тела. ХФН умеренной мощности моделировали ежедневным плаванием в течение 30 минут при температуре воды – 32 °С. Эксперимент длился 21 день. Забор крови производился из сердца под эфирным наркозом сразу после физической нагрузки.

Общий холестерол (ОХ), триацилглицеролы (ТГ) и холестерол липопротеинов высокой плотности (Х-ЛПВП) определяли с помощью наборов Ольвекс-диагностикум (Санкт-Петербург). Концентрацию холестерола липопротеинов низкой и очень низкой плотности (Х-ЛПНП и Х-ЛПОНП) последовательно рассчитывали по формуле Friedewald. Фосфолипиды (ФЛ) определяли прямым ферментативным колорометрическим методом с помощью наборов реагентов фирмы Sentinel (Италия). Для определения использовали сертифицированное оборудование: полуавтоматический биохимический анализатор (фотометр) ROKI (Ольвекс Диагностикум); спектрофотометр СФ-104 (Россия). Для определения достоверности различий средних величин применяли критерии непараметрической статистики Манна-Уитни (U); определяли основную тенденцию изменений (тренд) и коэффициент аппроксимации.

Результаты исследования и их обсуждение

Хроническая физическая нагрузка субмаксимальной мощности относительно контроля привела к дислипидемии в виде достоверного возрастания ФЛ (9-е–21-е сутки), ТГ (15-е–21-е сутки), ОХ (9-е–21-е сутки). Достоверное увеличение холестерина в ЛПОНП регистрируется на 15-е–21-е сутки, а в ЛПВП – на 21-е сутки (таблица).

В условиях моделирования на крысах хронической физической нагрузки умеренной мощности относительно контроля выявлено: во все сроки эксперимента повышение уровня ФЛ; содержание ТГ, ОХ, Х-ЛПОНП, Х-ЛПНП не изменяется, но повышается Х-ЛПВП (9-е–21-е сутки); тренд коэффициента атерогенности указывает на его снижение (коээфициент аппроксимации 0,601). Сравнивая показатели липидного обмена при ХФН разной интенсивности, выявлено различие лишь по ТГ (р-0,04U) на 21-е сутки эксперимента.

Влияние физической нагрузки на изменение липидного профиля крови

Примечание. * U – достоверность различий с интактными животными по критерию Манна-Уитни; количество животных в опытной группе было от 6 до 14 на один срок исследования; * р-U – достоверность с контролем; ** р-U –достоверность с ХФН субмаксимальной мощности.

Характерно постепенное возрастание фосфолипидов в крови вне зависимости от интенсивности физической нагрузки, что можно рассматривать как процесс адаптации. Указывается, что фосфолипиды способствуют кислородному снабжению интенсивно работающих мышц, в результате чего увеличивается выносливость и ускоряется их восстановление [3]. Состав фосфолипидов цитоплазматических мембран органов и тканей отличается большим разнообразием. Фосфатидилхолин основа каркаса мембраны клетки, обеспечивает текучесть, распределение заряда, функцию ферментов и других мембранных молекул. Фосфатидилхолин необходим для регенерации мембран клеток в норме и после их повреждения в результате спортивной травмы. Добавки фосфотидилхолина могут быть полезными для спортсменов при выполнении упражнений на выносливость, поддерживают нормальный уровень холестерина в крови, печени, нормализуют функции головного мозга из-за содержания холина, который составляет около 15 % молекулы фосфотидилхолина [7]. В ответ на стимуляцию внешних раздражителей фосфатидилхолин гидролизуется при участии фосфолипазы Д и образуется фосфатидная кислота, которая является вторичным мессенжером в регуляции активности протеинкиназ, G-белков, фосфатидилинозитолкиназ, аденилатциклаз и других сигнальных молекул [8]. Одним из сигнальных белков, который предположительно регулируется фосфатидной кислотой – mTOR, который является ключевым регулятором роста мышц. В частности, повышение энергетики, уровня аминокислот, содержание факторов роста может увеличить синтез сократительных белков через mTOR – зависимый механизм. Некоторые исследования показали, что для передачи сигналов по mTOR – зависимому механизму – требуются механические стимулы, что в итоге может привести к гипертрофии мышц, увеличении их выносливости и ускорении процессов восстановления [6]. Фосфатидилсерин имеет множество структурных и регулирующих функций. Фосфатидилсерин обладает прямым и косвенным действием на интегральные и мембранные белки, следовательно, он модулирует активность рецепторов, ферментов, ионных каналов и сигнальных молекул. Было продемонстрировано, что фосфатидилсерин, является эффективным фактором борьбы со стрессом, вызванны физической нагрузкой, и используется для профилактики перетренированности. Фосфотидилсерин может ускорить восстановление поврежденных мышечных волокон, предотвратить боли в мышцах, улучшить самочувствие, и, возможно, обладает эргогенными свойствами. Может защищать мышечные мембраны от повреждения фосфолипазой, которая образуется в ответ на мышечную травму. Кроме того, фосфотидилсерин может увеличить скорость транспорта глюкозы в мышечные клетки и, следовательно, повысить восстановление мышечного гликогена после физических нагрузок [10]. Гидролиз полиглицерофосфатидов сопровождается высвобождением кардиолипина. Кардиолипин является уникальным фосфолипидом и играет важную роль в митохондриальной структуре и биоэнергетике клетки [4]. Свойства кардиолипина позволяют ему взаимодействовать с внутренней поверхностью митохондрий и облегчать выполнение митохондриальных функций.

Антиатерогенный или проатерогенный эффект физической нагрузки зависит от ее интенсивности. Хроническая физическая нагрузка умеренной мощности (аэробного характера) обладает антиатерогенным эффектом за счет возрастания Х-ЛПВП и стабильности остальных липидов проатерогенного характера. По данным мета-анализа 49 рандомизированных контролируемых исследований, регулярная аэробная нагрузка у лиц старше 18 лет оказывает значительный антиатерогенный эффект, вызывая увеличение уровня холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП) на 2 %, снижение уровня общего холестерина (ОХС) на 2 % и уровня триглицеридов (ТГ) на 9 % [9]. Однако хроническая физическая нагрузка субмаксимальной мощности (аэробно-анаэробного характера) приводит к проатерогенной дислипидемии за счет роста ТГ, ОХ, Х-ЛПОНП, что соответствует публикациям об атерогенном влиянии интенсивных занятий спортом [1]. Кроме того, при экстремальных состояниях может быть дефицит холестерина в надпочечниках, что диктует необходимость повышения доставки холестерина с фракцией липопротеидов низкой плотности (ЛПНП). При этом одновременно нарастает уровень липопротеидов высокой плотности (ЛПВП-3) и эфиро-холестеринпереносящих белков. В нашем исследовании при субмаксимальной физической нагрузке зарегистрировано компенсаторное возрастание Х-ЛПВП на 21-й день эксперимента. Высокое содержание ТАГ может быть связано с повышением резистентности скелетных мышц к инсулину [12]. Спортсмены, выполняющие физические упражнения на выносливость, весьма чувствительны к инсулину и обладают высоким содержанием ТГ, что аналогично тому, что наблюдается у пациентов с ожирением и инсулинорезистентностью. Чтобы объяснить это несоответствие так называемого «парадокса спортсмена», Liu и его коллеги предложили доказательства, а именно, диацилглицерин ацилтрансфераза (DGAT1) приводит к аккумуляции ТГ у спортсменов [11]. Основой повышения ТГ и ОХ может быть гипоксия, вызванная интенсивной физической нагрузкой. Индуцированная активация передачи сигналов через фактор, индуцируемый гипоксией (HIF) в гепатоцитах, приводит к изменению липидного обмена и увеличивает в них накопление липидов. Ключевую роль в биосинтезе липидов играет липин, семейство белков, деятельность которых катализирует превращение фосфатидной кислоты в диацилглицерол, в предпоследнем шаге синтеза триацилглицеролов [5]. Mylonis I. и соавторы доказали наличие связи между HIF-1α – Липин-1 (Lipin 1) и особенностью метаболического ответа клеток на гипоксию [13]. Кроме того, как следствие повышающей регуляции HIF-1, возрастают уровни мРНК для миоглобина, сосудистого фактора роста эндотелия и гликолитических ферментов, таких как фосфофруктокиназы, увеличивается плотность митохондрий и капилляров в мышечной ткани.

Выводы

1. Хроническая физическая нагрузка субмаксимальной мощности (аэробно-анаэробного характера) приводит к проатерогенной дислипидемии за счет роста ТГ, ОХ, Х-ЛПОНП.

2. Хроническая физическая нагрузка умеренной мощности (аэробного характера) приводит к дислипидемии антиатерогенного характера за счет увеличения холестерола липопротеинов высокой плотности при стабильности атерогенных липидов.

3. Физические нагрузки приводят к возрастанию фосфолипидов в крови вне зависимости от ее интенсивности.

Рецензенты:

Львовская Е.И., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой биохимии, ФГБОУ ВПО «УралГУФК», г. Челябинск;

Латюшин Я.В., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой анатомии, ФГБОУ ВПО «УралГУФК», г. Челябинск.

Библиографическая ссылка